Уголь бурый
Бурый уголь (лигнит) — твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65—70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое сырье.
Содержание
Строение
Бурый уголь является в виде плотной, землистой, деревянистой или волокнистой углистой массы с бурой чертой, со значительным содержанием летучих битуминозных веществ. В нем часто хорошо сохранилась растительная древесная структура; излом раковистый, землистый или деревянный; цвет бурый или смоляно-черный; легко горит коптящим пламенем, выделяя неприятный своеобразный запах гари; при обработке едким калием дает темно-бурую жидкость. При сухой перегонке образует аммиак, свободный или связанный с уксусной кислотой. Удельный вес 0,5—1,5. Средний химический состав, за вычетом золы: 50—77% (в среднем 63%) углерода, 26—37% (в среднем 32%) кислорода, 3—5% водорода и 0—2% азота.
| Средний химический состав | |
|---|---|
| углерод | 69 % |
| водород | 5,2 % |
| кислород | 25 % |
| азот | 0,8 % |
Залежи и происхождение
Бурые угли образуют флецы, залежи часто большого горизонтального протяжения и большой мощности (например, у Кельна — в 25—30 м, у Циттау — 33 м) или же очень тонкие незначительные прослои. Бурые угли приурочены преимущественно к нижним отделам третичной системы, например северной Германии, Богемии, северной окраины Альп, почему олигоцен получил даже название «буроугольной формации», и встречаются в большом количестве также и в мезозойских отложениях. Материалом для образования бурого угля послужили различные кониферы, пяльпы, лиственные деревья и торфяные растения, постепенное разложение которых под водой, без доступа воздуха, под прикрытием и в смеси с глиной и песком, постепенно ведет к обогащению истлевающих растительных остатков углеродом при постоянном выделении летучих веществ. Одной из первых стадий такого истлевания, после торфа, является бурый уголь, дальнейшее разложение которого завершается превращением в каменный уголь и антрацит и даже графит. Такой переход растительных остатков от слабо истлевшего состояния торфа через бурый и каменный уголь и антрацит, наконец в чистый углерод-графит совершается, конечно, крайне медленно и вполне понятно, что, чем разновидности ископаемых углей богаче углеродом, тем древнее и геологический их возраст (подробности о геологическом возрасте и происхождении ископаемых углей см. статью Каменный уголь). Графит и шунгит приурочены к азойской группе, антрацит и каменный уголь — к палеозойской, а бурый уголь к мерозойской и преимущественно кайнозойской. Впрочем, каменный уголь встречается также и в мезозойских отложениях и, ввиду существования постепенного перехода между Б. и каменным углем, многими принято ископаемые угли моложе меловой системы называть бурым углем, а более древние — каменным углем, хотя по своим признакам они и заслуживали бы скорее названия бурого угля.
Отличия от каменного угля
От каменного угля бурый уголь, как показывает самое название, отличается цветом (то более светлым, то более темным); есть, правда, и черные разновидности, но они в порошке в таком случае все-таки являются бурыми, между тем как антрацит и каменный уголь всегда дают черную черту на фарфоровой пластинке. Самое существенное отличие от каменного угля заключается в менее высоком содержании углерода и значительно большем содержании битуминозных летучих веществ. Этим и объясняется, почему бурый уголь легче горит, дает больше дыма, запах, а также и вышеупомянутую реакцию с едким калием. Содержание азота также значительно уступает каменным углям.
Разновидности
Различают много разновидностей и сортов бурого угля, из которых самые важные следующие: 1) обыкновенный плотный бурый уголь бурого цвета с матовым блеском, землистым изломом; 2) землистый бурый уголь — бурый, легко истирающийся в порошок; 3) смолистый бурый уголь — очень плотный, темно-бурый и даже черный, в изломе блестящий наподобие смолы; 4) собственно лигнит или битуминозное дерево, с хорошо сохраненной древесной структурой; является иногда в виде целых полных стволов, даже с корнями и корой и годен на обделку, как дерево; 5) листоватый, бумажный бурый уголь, или дизодил, представляет тонкослоистую истлевшую растительную массу, легко делящуюся на тонкие листики; 6) торфяной уголь, как бы войлочный, похожий на торф, часто содержит много посторонних примесей и иногда переходит в квасцовую землю. Содержание горючих элементов и золы варьируют у различных бурых углей в довольно широких пределах, чем определяется и достоинство тех или иных разновидностей в качестве горючего материала.
Использование
Как топливо, бурый уголь употребляется значительно меньше, чем каменный уголь. В последнее время стали добывать из бурого угля светильный газ. Сухой перегонкой из многих бурых углей, в особенности так называемых «Schwehlkohle» Саксонии и Силезии, добываются парафин, карболовая кислота, креозот и тому подобные продукты. Буроугольный деготь, в отличие от каменноугольного, в качестве красящего вещества не годится. Некоторые плотные разновидности легко полируются и годны для токарных поделок; еще в древности этим пользовались, а в новейшее время у Уитби (Whitby) в Англии возникла даже целая промышленность на буром угле; из него под званием «Jet» (Jayet) приготовляют пуговицы, браслеты, четки и т. п. траурные предметы украшения; от искусственного (каучукового) «джета» этот отличается очень небольшим удельным весом. бурый уголь распространен в особенности в северогерманской низменности, в северной Богемии, между Теплицем и Эгером, в Альпах, Венгрии, Зибенбюргене и так далее. В России бурый уголь известен в третичных образованиях западной и юго-западной ее частей: в Прибалтийских губерниях, Польше, в Гродненской, Киевской, Волынской, Херсонской губерниях; в мезозойских отложениях бурый уголь находится у нас в Оренбургской губернии, Киргизских степях, на Мангышлаке, на Кавказе (известное Тквибульское месторождение по Риони в Имеретии), в Крыму («гагат»), Туркестане, Сибири.
Капитальным сочинением, трактующим о буром угле, является: Zincken, «Die Phisiographie der Braunkohle».
Производство
Производство бурого угля, в миллионах тонн:
Источник
Бурый уголь: свойства и применение
Несмотря на то, что в сфере энергетики последнее время наблюдается невероятный технологический прорыв, бурый уголь, который был открыт довольно давно и начал активно использоваться еще в 19 веке, до сих пор остается востребованным и находит широкое применение на практике. Такое положение объясняется оптимальным соотношением цены и качества данного вида топлива. С точки зрения основных характеристик он уступает тому же каменному углю , но благодаря необычным свойствам бурого угля применение его возможно в самых разных областях хозяйственной деятельности современного человека.
Происхождение бурого угля
Характеристики бурого угля обусловлены его происхождением – он представляет собой промежуточное звено в длительном и сложном с химической точки зрения процессе формирования каменного угля. Исходным материалом для этого служат подземные залежи остатков древних папоротников и хвощей, которые под воздействием совокупности факторов были законсервированы на большой глубине. В результате, плотная масса постепенно превращалась в углерод (бурый уголь в среднем на 60 % состоит именно из углерода), где первой стадией превращения был торф, затем бурый уголь, который в процессе различных преобразований становился каменным углем, а в дальнейшем – антрацитом.
Таким образом, бурый уголь представляет собой молодой, «невызревший» каменный уголь. Это обстоятельство во многом объясняет свойства и применение бурого угля. Его залежи расположены на глубине до 600 метров в виде сплошных толстых пластов различной мощности. В среднем глубина угольных наслоений колеблется от 10 до 60 метров, хотя известны месторождения, где толщина слоя достигает 200 м. Все это делает процесс добычи бурого угля простым и малозатратным, а, следовательно, экономически эффективным.
Добыча бурого угля
Общие запасы бурого угля в мире специалисты оценивают примерно в 5 триллионов тонн. Главные месторождения при этом сосредоточены в России, Восточной Европе, а также в Австралии. Больше всего бурого топлива производят в Германии, где его добывают открытым способом на трех крупных месторождениях.
В России география добычи намного шире, хотя большая часть месторождений сосредоточена в азиатской части страны. Один из крупнейших угольных бассейнов в мире — Канско-Ачинский, находится Красноярском крае и, несмотря на то, что он частично захватывает Кемеровскую и Иркутскую области, все же главным поставщиком бурого угля в нашей стране по праву считается Красноярск.
Канско-Ачинский бассейн — это огромная территория, разделенная на десятки отдельных месторождений, каждое из которых способно обеспечить энергетические потребности целого района. Например, крупнейший разрез бассейна – березовский, где добывают так называемый шарыповский уголь, снабжает твердым топливом местную ГРЭС, на энергии которой держится экономика всего района.
Другой крупный угольный бассейн – Тунгусский. Он так же имеет отношение к Красноярскому краю, хотя большая его часть расположена на территории Республики Саха, на так называемой Центрально-Якутской равнине.
Основные характеристики бурого угля
Бурый уголь считается топливом низкой степени углефикации, так как концентрация углерода (вещества, которое и обеспечивает активное горение), в нем ниже, чем в каменном. Этим объясняется и более низкая удельная теплота сгорания – количество тепла, которое выделяется при сгорании 1 кг топлива. Для бурого угля этот показатель в среднем составляет 5,4-5,6 кКал , но отдельные разновидности, например, балахтинский отборный, с точки зрения удельной теплоты сгорания значительно превосходят средний уровень.
Для бурого угля характерно высокое содержание влаги – средний показатель 25 %, а в некоторых случаях влажность топлива может достигать 40 % . Это обстоятельство не лучшим образом сказывается на горючих свойствах бурого угля и его применении. При его сжигании в большом количестве выделяется дым, появляется своеобразный очень устойчивый запах гари, что создает определенные неудобства при использовании угля для отопления частных домов.
Еще одна важная характеристика любого твердого топлива – зольность. Она определяется в процентах и подразумевает объем негорючих отходов, которые остаются в печи после полного сгорания угля. Зольность зависит от наличия в угольной массе влаги и посторонних примесей в виде различных смол. Их содержание может быть различным в зависимости от месторождения, на котором добывается уголь. Таким образом, например, уголь Бородинского месторождения отличает высокий уровень влажности и зольности, которая в отдельных случаях может достигать 20 % и более.
Сфера применения
В зависимости от конкретного сочетания вышеперечисленных свойств, применение бурого угля возможно в самых разных сферах хозяйственной деятельности. Прежде всего, низкая себестоимость делает его привлекательным с точки зрения владельцев частных домов, где отопление строится на работе твердотопливных котлов. Наибольшей популярностью в данном сегменте пользуется добываемый в Красноярске балахтинский уголь, который характеризуется умеренной влажностью (20-22 %) и зольностью (от 5 до 8 %), а также высокой теплотой сгорания. При таких показателях он идеально подходит для сжигания в стандартных твердотопливных котлах.
С этой точки зрения сравниться с балахтинским может только черногорский каменный уголь. Его главное достоинство – низкое содержание примесей, а также влажность, которая не превышает 7 %, а в некоторых разновидностях черногорского угля составляет всего 3 %. Соответственно, зольность такого топлива колеблется на уровне 7-8 %, а удельная теплота сгорания находится в пределах 7800-8200 кКал/кг.
Так же бурый уголь может использоваться в небольших котельных и на тепловых электростанциях , где топливо должно соответствовать особым требованиям. Применение каменного угля, а тем более, антрацита в данном случае нерентабельно из-за высокой стоимости. А вот бурый уголь подходят для таких целей практически идеально. В Красноярске, например, для подобных целей используют, главным образом, шарыповский и бородинский бурый уголь.
Таким образом, свойства и применение бурого угля довольно широки, что отмечено в «Энергетической стратегии России на период до 2020 года». В указанном документе подчеркивается несомненная важность данного вида топлива для энергетической независимости страны.
Бурый уголь в целом характеризуется высокой теплотой сгорания при относительно низкой себестоимости. Но при этом большое количество посторонних примесей в виде различных смол, а также высокая влажность снижают эффективность бурого угля как топлива. Конкретные рекомендации по его использованию зависят от характеристик выбранной разновидности. Для отопления частных домов с помощью твердотопливных котлов идеально подходит балахтинский, а если используются установки автоматического или полуавтоматического типа, то лучшим решением станет черногорский каменный уголь, который характеризуется низкой влажностью и зольностью. А вот для работы небольших котельных и ТЭЦ подходят менее качественные виды топлива, с более высоким содержанием примесей и влаги, например, бородинский или шарыповский.
Источник
Бурый уголь свойства применение способы добычи
Бурым углём называют осадочную породу, которая образуется при разложении остатков древних растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Процесс образования и состав бурого угля сходен с каменным, но бурый является менее ценным. Однако месторождений бурого угля на планете больше, а залегают он на меньшей глубине. Бурый уголь состоит из смеси высокомолекулярных ароматических соединений (главным образом углерода – до 78%), а также воды и летучих веществ с небольшим количеством примесей. В зависимости от состава угля меняется и количество теплоты, выделяющееся при его сгорании, а также количество образующейся золы.
Для образования полезного ископаемого также необходимо было соблюдение следующего условия: гниющий растительный материал должен был накапливаться быстрее, чем происходит его разложение. Бурый уголь образовывался в основном на древних торфяных болотах, где накапливались углеродные соединения, а доступ кислорода практически отсутствовал. Исходным материалом для образования угля является торф, который также раньше активно использовался в качестве топлива. Уголь же появлялся в том случае, если пласты торфа оказывались под другими наносами. Торф при этом спрессовывался, терял газы и воду, в результате чего образовывался уголь.
Бурый уголь возникал при залегании спрессованных торфяных пластов на небольшой глубине (при залегании их глубже образовывался каменный уголь). Поэтому месторождений бурого угля больше, а расположены они ближе к поверхности. Пласты угля также приподнимались во время тектонических движений, в результате чего некоторые из них оказались на глубине нескольких метров от поверхности. Благодаря этому, большинство буроугольных месторождений разрабатывается открытым способом.
Различают 3 основных разновидности бурого угля: лигнит (с ясно различимой древесной структурой материнских растений), рыхлый землистый и плотный блестящий. Бурый уголь распространён в отложениях различного возраста, начиная от девона и карбона, но наиболее богатые месторождения относятся к мезозойскому и третичному возрастам.
Бурый уголь используются в качестве энергетического топлива и как химическое сырьё для получения жидкого топлива и разных синтетических веществ, газа и удобрений. При специальной обработке из бурого угля получают кокс, пригодный для металлургического производства.
Крупнейшие месторождения бурого угля в России:
Солтонское месторождение
Единственное угольное месторождение, расположенное на Алтае. Прогнозируемые запасы оцениваются в 250 миллионов тонн. Уголь здесь добывается открытым способом.
В настоящее время разведанные запасы бурого угля на двух разрезах составляют 34 миллиона тонн. В 2006 году здесь было добыто100 тысяч тонн угля. В 2007 году объемы добычи должны составить 300 тысяч тонн, в 2008 году – уже 500 тысяч тонн.
Канско-Ачинский бассейн
Угольный бассейн, расположен на несколько сотен километров восточнее Кузнецкого бассейна на территории Красноярского края и частично в Кемеровской и Иркутской областях. Этот Центрально-Сибирский бассейн обладает значительными запасами энергетического бурого угля. Добыча ведётся в основном открытым способом (открытая часть бассейна составляет 45 тысяч км² — 143 миллиардов тонн угля пласты мощностью 15 — 70 м.). Встречаются также месторождения каменного угля.
Общие запасы составляют около 638 миллиардов тонн. Мощность рабочих пластов от 2 до 15 м., максимальная — 85 м. Угли сформировались в юрский период.
Площадь бассейна поделена на 10 промышленно-геологических районов, в каждом из которых разрабатывается по одному месторождению:
- Абанское
- Ирша-Бородинское
- Берёзовское
- Назаровское
- Боготольское
- Бородинское
- Урюпское
- Барандатское
- Итатское
- Саяно-Партизанское
Ленский угольный бассейн
Располагается на территории Республики Саха (Якутия) и Красноярского края. Основная часть его располагается в Центрально-якутской низменности в бассейне реки Лены и её притоков (Алдана и Вилюя). Площадь около 750 000 км². Общие геологические запасы до глубины 600 м – более 2 триллионов тонн. По геологическому строению территория угольного бассейна подразделяется на две части: западную, которая занимает Вилюйскую синеклизу Сибирской платформы, и восточную, входящую в краевую зону Верхояно-Чукотской складчатой области.
Угольные пласты сложены из осадочных пород от нижнеюрского до палеогенового периодов. Залегание угленосных пород осложнено пологими поднятиями и впадинами. В Приверхоянском прогибе угленосная толща собрана в складки, осложнённые разрывами, мощность её 1000-2500 м. Количество и мощность угольных пластов мезозойского возраста в различных частях бассейна разнообразны: в западной части от 1 до 10 пластов мощностью 1-20 м, в восточной до 30 пластов мощностью 1-2 м. Встречаются не только бурые, но и каменные угли.
В бурых углях содержится от 15 до 30% влаги, зольность углей 10-25% теплота сгорания 27,2 Мдж/кг. Пласты бурого угля имеют линзовидный характер, мощность меняется от 1-10 м до 30 м.
Месторождения бурого угля часто располагаются рядом с каменноугольными. Поэтому он добывается также в таких известных бассейнах как Минусинский или Кузнецкий.
Источник
